ГЕОМЕХАНИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ОТРАБОТКИ ЗАПАСОВ ГЛУБОКОГО ГОРИЗОНТА В СЛОЖНЫХ ГОРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ И ГЕОДИНАМИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ

Рассмотрены четыре принципиально возможные схемывыемки запасов горизонта +10 м Кировского рудника АО «Апатит», отрабатывающего Кукисвумчоррское и Юкспорское месторождения. Разработана трехмерная геомеханическая модель массива, включающего Кукисвумчоррское и Юкспорское месторождения. В модели учтены основные геологические, геомеханические и горнотехнические факторы. Основное влияние на напряженно-деформированное состояние массива, отрабатываемого Кировским рудником, оказывают: исходное поле напряжений, свойства вмещающих пород и руды, тектонические разломы, сформировавшееся консольное зависание покрывающих пород, форма границы отбойки вышележащего горизонта. Проведено многовариантное численное моделирование напряженно-деформированного состояния (НДС) массива пород при имитации последовательной выемки запасов горизонта +10 м методом конечных элементов в объемной постановке с использованием программного комплекса SigmaGT, разработанного в Горном институте КНЦ РАН. Определены основные закономерности перераспределения напряжений при разных вариантах развития горных работ. Выявлены зоны концентрации сжимающих напряжений и разгрузки массива на разных этапах, а также предположительные зоны повышенной геодинамической опасности. Показана опасность сближения фронта очистной выемки с мощной геодинамически активной структурой (Саамским разломом), что по условиям ведения горных работ приближается к условиям выемки запасов в блоке-целике. По результатам проведенных исследований определен наиболее безопасный с геомеханической точки зрения вариант отработки горизонта +10 м, предполагающий разрезку у Саамского разлома и развитие горных работ от него двумя фронтами с использованием системы подэтажного обрушения.


Исследования выполнены в рамках темы НИР 0226-2016-0004_ГоИ «Исследование процессов энергообмена в геологической среде горнотехнических систем для обеспечения геодинамической безопасности разработки недр Северо-запада Арктического региона» при финансовой поддержке АО «Апатит».

Ключевые слова

Напряженно-деформированное состояние, геомеханические прогнозы, численное моделирование, подземная разработка месторождений полезных ископаемых, удароопасные месторождения, геодинамически активные структуры.

Номер: 12
Год: 2018
ISBN:
UDK: 622.831
DOI: 10.25018/0236-1493-2018-12-0-65-73
Авторы: Семенова И. Э., Аветисян И. М., Земцовский А. В.

Информация об авторах: Семенова Инна Эриковна — кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник, e-mail: innas@goi.kolasc.net.ru, Аветисян Иван Михайлович — кандидат технических наук, старший научный сотрудник, e-mail:ivanavetisyan@yandex.ru, Земцовский Александр Васильевич — кандидат технических наук, старший научный сотрудник, e-mail: zemtsovskiy@yandex.ru, ГоИ КНЦ РАН.

Библиографический список:

1. Турчанинов И. А., Марков Г. А., Иванов В. И., Козырев А. А. Тектонические напряжения в земной коре и устойчивость горных выработок. — Л.: Наука, 1978. — 256 с.

2. Козырев А. А.Семенова И. Э.Аветисян И. М. Геомеханическое обоснование выемки запасов глубоких горизонтов Кукисвумчоррского месторождения // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2017. — № 4. — С. 143—155.

3. Козырев А. А.Семенова И. Э.Журавлева О. Г.Пантелеев А. В. Оценка геодинамической и сейсмической ситуации в районе Саамского разлома // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2017. — № 4. — С. 247—258.

4. Singh G. S.P., Singh U. K. A numerical modeling approach for assessment of progressive caving of strata and performance of hydraulic powered support in longwall workings. Computers and Geotechnics, Vol. 36, Issue 7, September 2009, pp. 1142—1156.

5. Hidalgo KP., Nordlund E. Failure process analysis of spalling failure — Comparison of laboratory test and numerical modelling data / Tunnelling and Underground Space Technology, Vol. 32, November 2012, pp. 66—77.

6. Pan P., Feng X. Numerical study on coupled thermo-mechanical processes in Äspö Pillar Stability Experiment / Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering, Vol. 5, Issue 2, April 2013, pp 136—144.

7. Stead D., Coggan J. S., Elmo D., Yan M. Modelling Brittle Fracture in Rock Slopes — Experience Gained and Lessons Learned. Slope Stability 2007, pp. 239—252.

8. Козырев А. А.Семенова И. Э.,Шестов А. А. Методика экспертной оценки геомеханического состояния удароопасных участков рудных месторождений / Инновационные технологии и современные методы инженерного обеспечения горно-обогатительного производства. — Апатиты, 2010. — С. 17—20.

9. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила безопасности при ведении горных работ и переработке твердых полезных ископаемых». Приказ Ростехнадзора от 11 декабря 2013 г. № 599.

10. Указания по безопасному ведению горных работ на месторождениях, склонных и опасных по горным ударам (Хибинские апатит-нефелиновые месторождения). — Апатиты-Кировск, 2010. — 117 с.

Наши партнеры

Подписка на рассылку

Раз в месяц Вы будете получать информацию о новом номере журнала, новых книгах издательства, а также о конференциях, форумах и других профессиональных мероприятиях.